Principios básicos y evolución
Según la definición clásica de R. V. Petrov, la inmunidad es la capacidad de los organismos multicelulares para mantener la homeostasis (la constancia de la composición macromolecular) mediante la eliminación de moléculas extrañas. Se consideran extraños todos aquellos productos de información genética ajena que el organismo puede distinguir de los propios. Si la reacción inmune se dirige erróneamente contra los propios tejidos, se desarrolla una patología.
Evolutivamente, la aparición de la inmunidad adaptativa está estrechamente relacionada con el aumento del tamaño de los organismos vivos. Cuantas más células, mayor es el riesgo de mutaciones aleatorias y transformación viral. Por ello, surgió la necesidad de un mecanismo de defensa contra la agresión interna: las neoplasias malignas.
Por sí sola, la inmunidad adaptativa es una herramienta sumamente engorrosa, potencialmente peligrosa y energéticamente «costosa». Sin embargo, se consolidó en la evolución gracias a una propiedad fundamental: la capacidad de formar clones de células de memoria.
El algoritmo básico de funcionamiento consta de tres etapas:
- Reconocimiento de antígenos: identificación de objetos extraños mediante receptores de distribución clonal.
- Eliminación: destrucción directa y depuración del antígeno.
- Formación de memoria: fijación de la «experiencia» de contacto para una defensa eficaz en el futuro.
Reconocimiento de antígenos
Tres tipos de moléculas se encargan del reconocimiento antigénico específico:
- Inmunoglobulinas (anticuerpos).
- Receptores de células T (TCR) de tipo αβ.
- Receptores de células T (TCR) de tipo γδ.
Todas estas moléculas existen como receptores de membrana en la superficie de los linfocitos. No obstante, las inmunoglobulinas son únicas por poder existir también como moléculas libres y solubles en los líquidos corporales.
Estructura de las inmunoglobulinas
El término «inmunoglobulina» refleja la naturaleza proteica de la molécula, mientras que «anticuerpo» denota su especificidad funcional hacia un antígeno concreto. La unidad básica (monómero) tiene una masa de 150–170 kDa y consta de cuatro cadenas polipeptídicas unidas por puentes disulfuro (que pueden romperse con ditiotreitol o mercaptopurina):
- Dos cadenas pesadas H (heavy): masa de 100–120 kDa, compuestas por 4–5 dominios.
- Dos cadenas ligeras L (light): masa de 50–60 kDa, compuestas por 2 dominios.
Cada dominio contiene unos 110 aminoácidos. Funcionalmente, la molécula se divide en dos zonas:
- Dominios variables (dominios V): situados en el extremo N-terminal. Los dominios V de las cadenas pesada ($V_H$) y ligera ($V_L$) forman conjuntamente el sitio de unión al antígeno. Este reconoce el epítopo gracias a su complementariedad espacial.
- Dominios constantes (dominios C): poseen una estructura fija. La cadena L contiene un dominio de este tipo ($C_L$), y la cadena H tres o cuatro ($C_H1$, $C_H2$, etc.). No se unen al antígeno, pero determinan las funciones efectoras del anticuerpo (por ejemplo, la activación del complemento).
Bajo la acción de la enzima papaína, la molécula se escinde en tres fragmentos: dos Fab (Fragment antigen binding, de unión al antígeno) y uno Fc (Fragment cristallizable, cristalizable).
Breve historia del estudio
El estudio de los anticuerpos cuenta con una rica historia jalonada por varios hitos decisivos:
- 1890 — E. von Behring y S. Kitasato descubrieron los anticuerpos al demostrar que el suero de conejo es capaz de neutralizar la toxina diftérica.
- 1937 — A. Tiselius identificó las inmunoglobulinas mediante electroforesis en las fracciones de proteínas séricas.
- 1975 — G. Köhler y C. Milstein desarrollaron la tecnología de hibridomas para la obtención de anticuerpos monoclonales.
- Finales de la década de 1970 — S. Tonegawa descubrió el fenómeno de la recombinación somática de genes, explicando la enorme diversidad de los anticuerpos.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué funciones efectoras desempeñan los dominios constantes (dominios C) de las inmunoglobulinas?
Los dominios constantes (dominios C) de las inmunoglobulinas determinan las funciones efectoras de los anticuerpos y no participan en el reconocimiento del antígeno. Entre las principales funciones efectoras que proporcionan se encuentran:
- Interacción con receptores celulares — unión a estructuras celulares para llevar a cabo la respuesta inmune.
- Activación del complemento — inicio de la cascada de reacciones del sistema del complemento.
¿En qué se diferencian entre sí las clases de inmunoglobulinas (IgG, IgA, IgM, IgE, IgD)?
Las clases de inmunoglobulinas se diferencian entre sí por la estructura de sus cadenas pesadas (cadenas H) y su organización espacial.
| Clase | Isotipo de la cadena H | Organización espacial | Características |
|---|---|---|---|
| IgG | $\gamma$ | Monómero | Forma monomérica principal |
| IgD | $\delta$ | Monómero | Forma monomérica principal |
| IgE | $\epsilon$ | Monómero | Mayor número de dominios constantes en la cadena pesada |
| IgA | $\alpha$ | Dímero | Contiene una cadena J que une 2 monómeros |
| IgM | $\mu$ | Pentámero | Contiene una cadena J que une 5 monómeros |
¿Cuáles son las principales diferencias entre la inmunidad innata y la adaptativa?
Las diferencias fundamentales entre la inmunidad innata y la adaptativa radican en sus condiciones de formación, sus dianas de reconocimiento y la presencia de memoria.
| Característica | Inmunidad innata | Inmunidad adaptativa |
|---|---|---|
| Condiciones de formación | Se forma durante la ontogenia con independencia de la «demanda» | Se forma en respuesta a una «demanda» |
| Objeto de reconocimiento | Grupos de moléculas extrañas (patrones moleculares asociados a patógenos) | Moléculas individuales (antígenos) |
| Células efectoras | Células mieloides y parcialmente linfoides | Células linfoides |
| Tipo de respuesta | La población celular responde como un todo | La respuesta al antígeno es clonal |
| Riesgo de autoinmunidad | Mínima | Real |
| Presencia de memoria | Ausente | Se forma memoria inmunológica |
¿Qué células son efectoras en la respuesta inmunitaria adaptativa?
Las células efectoras en la respuesta inmunitaria adaptativa son los linfocitos T y B diferenciados. Estas incluyen:
- Linfocitos T citotóxicos (CTL): destruyen las células infectadas.
- Linfocitos T cooperadores (Th) (Th1, Th2, Th17): secretan citocinas, activan macrófagos y atraen neutrófilos.
- Células plasmáticas: se originan a partir de linfocitos B y secretan anticuerpos directamente.
¿Cuál es el mecanismo celular de la formación de la memoria inmunológica?
El mecanismo celular de la formación de la memoria inmunológica consiste en la diferenciación paralela de los linfocitos vírgenes durante la respuesta inmunitaria primaria.
- Células B de memoria: se desarrollan en la región apical de los centros germinales a partir de los centrocitos B. En ellas se completan el hipermutagénesis somática, el cambio de isotipo y la maduración de la afinidad.
- Células T de memoria: se forman con cambios en las vías de señalización y en el espectro de receptores de quimiocinas. Comienzan a expresar la isoforma CD45R0, lo que facilita una activación más rápida, y sus receptores se desplazan hacia las balsas lipídicas.
Las células de memoria no participan en la respuesta actual, sino que se conservan para la protección en caso de un nuevo encuentro con el antígeno.
Para recordar fácilmente los resultados de la acción de la enzima papaína, imagine unas tijeras: cortan dos «antenas» idénticas de unión al antígeno (2 fragmentos Fab) de la molécula entera, dejando una base (1 fragmento Fc). En resumen: 1 molécula = 2 Fab + 1 Fc.
Preguntas de clases y exámenes
¿Cuál es la diferencia entre la inmunidad innata y la adaptativa?
La inmunidad adaptativa posee una especificidad estrecha, genera células efectoras *de novo*, crea memoria inmunológica y es capaz de proteger eficazmente contra los tumores malignos.
¿Cuál es la diferencia entre inmunoglobulina y anticuerpo?
Son dos nombres para la misma molécula. «Inmunoglobulina» describe la estructura química de la proteína, mientras que «anticuerpo» resalta su capacidad para unirse a un antígeno específico.
¿Dónde se encuentra el sitio activo del anticuerpo?
El sitio activo que reconoce al antígeno está formado por los dominios variables (dominios V) de las cadenas ligera y pesada, ubicados en el extremo N-terminal de la molécula.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de recombinación somática de los genes de inmunoglobulinas (descubrimiento de S. Tonegawa)
- Principios de funcionamiento y estructura de los receptores de linfocitos T (TCR αβ y γδ)
- Funciones efectoras del fragmento Fc de los anticuerpos
- Tecnología de hibridomas y síntesis de anticuerpos monoclonales
- Interacción de la inmunidad adaptativa con las células tumorales
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